Mit der raschen Entwicklung der Biomedizin werden biologische Makromoleküle wie monoklonale Antikörper, zielgerichtete Peptide, Oligonukleotide und Impfstoffe allmählich zu den Kernbestandteilen der modernen Medizin und bieten neue Optionen für die Behandlung vieler komplexer Krankheiten. Im Gegensatz zu herkömmlichen kleinen Molekülen zeichnen sich biologische Makromoleküle durch komplexe Strukturen, leichte Inaktivierbarkeit und hohe Immunogenität aus, was viele einzigartige Herausforderungen für Forschung, Entwicklung und klinische Anwendung mit sich bringt. Darüber hinaus besitzen Makromoleküle häufig komplexe topologische Konformationen, wobei eine Denaturierung im räumlichen Dimension oft zur Bildung topologischer Isomere führt. Diese topologischen Isomere sind den Originalpräparaten in ihren physikalisch-chemischen Eigenschaften sehr ähnlich, können jedoch völlig unterschiedliche physiologische Aktivitäten aufweisen, was die Sicherheit und Wirksamkeit der Medikamente beeinflusst. Neuere Studien zeigen, dass einige komplexe menschliche Krankheiten wie Alzheimer und Parkinson eng mit Phasenübergängen oder Isomerisierungen von Proteinen im Körper verbunden sind. Daher ist die Analyse, Trennung und Strukturforschung von topologischen Isomeren biologischer Makromoleküle von großer Bedeutung, um die Wirkmechanismen dieser Medikamente zu verstehen und die Pathogenese komplexer Krankheiten besser zu erfassen. Dies ist auch ein aktuelles Forschungsthema in der Analytik und Biomedizin. Die Ion-Mobilitäts-Massenspektrometrie (IMS-MS), insbesondere die ringförmige IMS-MS (cIMS-MS), wird zunehmend zu einem wichtigen Werkzeug im Bereich der Analyse topologischer Isomere komplexer Makromoleküle. Dieser Artikel stellt die Funktionsprinzipien von IMS vor und beleuchtet die innovativen Anwendungen von IMS in den letzten Jahren bei der Analyse von Isomeren komplexer Makromoleküle und krankheitsrelevanter Moleküle sowie die Perspektiven der Anwendung.

biologische Makromoleküle; Oligonukleotide; Peptidmedikamente; topologische Isomere; Qualitätskontrolle; Proteinvarianten; Massenspektrometriebildgebung